1. GİRİŞ
Potasyum, azot ve fosfordan sonra bitkisel üretimi sınırlandıran üçüncü önemli besin elementi olarak kabul edilmektedir. Bunun en önemli nedeni, potasyumun bitki içerisinde birçok işlemden (azot indirgenmesi, protein sentezi, karbonhidratların parçalanması ve fotosentez gibi) sorumlu olan çeşitli sayıdaki enzimi aktive edici rolüdür. Yine potasyumun bitkinin kuraklık koşullarına ve düşük sıcaklıklara karşı dayanımının artmasında da potasyumun rolü olduğu bilinmektedir. Potasyum bitkinin stomalarının açılıp kapanmasını kontrol etmektedir. Bitkilerin hastalıklara karşı dayanıklılıklarının artmasında potasyumun etkisi oldukça fazladır. Birçok bitki çeşidinde potasyum çiçek oluşumunu ve meyve bağlanmasını da zenginleştirmektedir.
Potasyumun yukarda sayılan tüm bu önemli fonksiyonlarına rağmen uzun yıllar ülkemiz topraklarının potasyum içeriğinin yüksek olduğu düşünülerek gübreleme programlarına potasyumlu gübre yeterince katılmamıştır. Ülkenin çeşitli bölgelerinde yapılan çalışmalarda, toprakların yarayışlı potasyum içeriklerinin düşük olduğu anlaşılmasına rağmen, ancak son dönemlerde verimdeki önemli düşüşler potasyumlu gübreleme konusunun tekrardan gündeme gelmesine neden olmuştur. Kovancı ve Düzbastılar (1987), Ege Bölgesindeki bir araştırmalarında, çalışma alanı topraklarının ancak %43’ünün yeterli potasyum içerdiğini ve % 43’ünde ise potasyumlu gübreleme yapmadan iyi bir ürün alınamayacağını belirtmişlerdir. Aşırı miktarda azot ve fosfor içeren gübre kullanımı sonunda potasyum toprakta hızla azalmıştır. Toprakların potasyum bakımından fakirleşmesi ürünün miktar ve kalitesinin azalmasına neden olmaktadır. Özellikle şeker pancarı gibi ürünlerde meydana gelen verim azalması ve verimdeki kalitenin bozulması ile birlikte potasyumlu gübre kullanımı da artmaya başlamıştır (Özbek, 1997).
Topraklardaki toplam potasyum konsantrasyonunun diğer besin elementlerine göre daha yüksek olduğu rapor edilmektedir. Ancak toprakta dört ayrı formda bulunan potasyumun bitkiye yarayışlı olan potasyum içeriği bazı durumlarda yeterli olmayabilir. Topraktaki toplam potasyumun büyük bir miktarı potasyum içeren minerallerin kristal yapısı içerisinde bulunur. Topraklarda yer alan en önemli potasyum mineralleri ise mika mineralleri olan muskovit (KAl2(AlSi3O10)(OH)2) ve biyotit
(K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2) ile feldspat grubundan olan ortoklas ve mikrolin’dir ((KAlSi3O8). Mineral yapı içerisinde bulunan potasyumun dışında özellikle kil minerallerinin tabakaları arasında hapsolmuş olan ve bitkilerin kolaylıkla kullanamadığı potasyum, depo potasyum olarak bilinmektedir. Bitki için faydalı olan yarayışlı potasyum ise toprak çözeltisi içerisinde bulunan veya kolaylıkla çözeltiye geçebilen kil ve organik maddeye bağlı halde bulunan potasyumdur. Potasyum fiksasyonu ve serbestlenmesi toprakta bulunan minerallerin çeşidi ve miktarı, solüsyon fazındaki potasyumun miktarı, mineral parçacıkların ayrışma derecesi ve büyüklüğü, toprak pH’sı, yağış ve sıcaklık, hayvan gübresinin uygulanması, toprak yapısı, donma çözünme ve ıslanma-kuruma, mikrobiyolojik aktivite ve organik asitlerin kompleksleşme miktarı, toprağın redoks potansiyeli ve bitki kökleri tarafından etkilenmektedir (Rich, 1972, Goulding, 1987, Sparks, 1987).
Dünyanın birçok ülkesinde hassas tarım ile ilgili araştırmalarda çoğunlukla besin elementlerinin amenajmanı ile ilgili konulara olan ilginin arttığı gözlemlenmektedir. Bu çalışmalar sonucunda yayınlanan makaleler ve bildirilerde, hassas tarıma uygun besin elementi kullanımının hem verimdeki artış ve gereksiz gübre kullanımı önlendiğinden dolayı hem çiftçinin ekonomisine hem de çevreye çok faydalı olduğu rapor edilmektedir. Ancak, değişken düzeyli gübre uygulanabilmesi öncelikle arazi içerisinde bitki besin elementlerinin mesafeye bağlı değişimlerinin bilinmesi ve haritalanmasına bağlıdır (Kozar ve ark., 2002). Burrough (1993), bir arazideki verimlilik ile ilgili toprak özelliklerinin mesafeye bağlı değişimleri haritalanırsa, arazide yetiştirilecek ürün için gerekli olan besin elementlerini arazinin ihtiyacı olan yere istenen miktarda uygulamanın mümkün olduğunu belirterek, mesafeye bağlı değişimin modellenmesinin önemini vurgulamıştır.
Bu çalışmada, öncelikle yoğun bir şekilde çeşitli tarımsal faaliyetlerin yürütüldüğü ancak tüm Türkiye’de olduğu gibi yetersiz potasyum gübrelemesinin yapıldığı bilinen Kazova topraklarının potasyum yönünden detaylı bir durum değerlendirilmesi yapılmıştır. Bu kapsamda, yüzey topraklarının (0-30 cm) yarayışlı ve depo potasyum içerikleri analiz edilmiştir. Elde edilen veriler farklı arazi kullanımları ve ana materyaller açısından değerlendirilmiştir. Çalışma sonunda jeoistatistiksel yöntemler ile
oluşturulan haritalar yardımı ile Kazova’da potasyum açısından hassas olan alanlar belirlenmiş ve önerilerde bulunulmuştur.
2. LİTERATÜR ÖZETLERİ
2.1. Potasyumun Bitkisel Üretimdeki Yeri ve Önemi
Potasyum bitkilerde hayati önemi olan metabolik, fizyolojik ve biyokimyasal işlevlere sahip bir makro besin elementidir. Bu işlevlerin etkisi sonucu bitkilerde ürün miktarı ve kalitesi artar. Potasyum enzim aktivitesine, fotosenteze, bitki besin elementlerinin ve fotosentez ürünlerinin taşınmalarına yardım eder, protein kapsamını artırır, turgoru düzenler, bitkilerde su kaybını ve solmayı önler. Potasyum bitkilerde kök gelişmesini ve büyümesini olumlu şekilde etkilerken bitkilerde yatmayı önler, soğuğa dayanıklılığı artırır, erkencilik sağlar, azotun etkinliğini artırır, hastalık ve zararlılara karşı dayanıklılığı olumlu şekilde etkiler. Bu etkinlikleriyle potasyum, ürün miktarı üzerine olumlu ve önemli etki yapar (Kacar, 2005).
2.2. Toprakta Potasyum
Yerkabuğu genel olarak % 2 - 3 arasında potasyum içermekte olup, bu potasyumun çok büyük bir bölümü kil minerallerine bağlı olarak bulunmaktadır ve bu nedenle kil minerallerince zengin topraklar genellikle potasyumca da zengindir (Güzel ve ark., 2002). Mineral toprakların K içerikleri genellikle %0.04 - 3 arasında değişir. Toprak profilinin yüzey kısmında K içeriği 3.000 ile 100.000 kg ha-1 arasında değişir. Bu toplam potasyumun %98’i mineral formlarda ve geriye kalan % 2’si toprak çözeltisi içerisinde değişebilir formlarda bulunmaktadır (Schroeder, 1979; Bertsch ve Thomas, 1985; Sparks, 1987). Toprakta potasyumun konsantrasyonu diğer makro veya ikincil besin elementlerinin konsantrasyonlarından daha yüksektir ve bu durum çoğunlukla toprak ana materyali içerisindeki potasyum konsantrasyonunun bir göstergesidir. Mağmatik kayaçlardan granit ve syenit 46 ile 54 g K kg-1, bazalt 7 g K kg-1, ve peridodite’ler 2 g K kg-1 potasyum içerirler. Tortul kayaçlardan killi şeyl 30 g K kg-1 içerirken, kireç taşı sadece 6 g K kg-1içerir (Sparks, 1987).
Toprakların potasyum içerikleri, toprağın üzerinde geliştiği ana materyaline, bu materyalin ayrışma derecesine ve bulunduğu iklime bağlıdır. Potasyumca zengin ana materyaller üzerinde gelişen toprakların potasyum içerikleri de yüksek olacaktır (Sağlam, 1997). Karan ve ark. (1990), topraktaki potasyum salınımının toprağın kil
mineralojisinin bir fonksiyonu olduğunu ve bunun ana materyal ile ilişkili olduğunu rapor etmişlerdir. Araştırmacılar çalışma alanlarında yer alan ana materyallerden potasyum salınımını ise şu şekilde sıralamışlardır; Şeyl ve dolomitik kireç taşı > şeyl, şist ve filitler > kum taşı ve konglomera. Araştırmacılar illit ve kloritçe zengin olan şeyl ve lakustrin depozitleri üzerinde gelişmiş olan topraklardaki potasyum içeren mineral miktarının %31.1 ile %35.7 arasında ve kaolinitin baskın olduğu diğer ana materyaller üzerinde gelişen topraklarda ise bu oranın %15 ile 20.7 arasında değiştiğini bildirmişlerdir.
Potasyum açısından çoğu toprak zengin olmakla birlikte, toprakta bulunan potasyumun %90-98’i bitkiler tarafından yararlanılamaz, %1-10’u güç yararlanılabilir ve %1-2’si de kolay yararlanılabilir durumda bulunmaktadır (Kacar ve Katkat, 1998). Toplam potasyum içeriği yüksek olmasına rağmen çoğu topraklarda gelişme döneminde tatminkâr bir ürün almaya yetecek kadar potasyum serbest hale geçmemektedir. Fazla miktarda potasyum içeren topraklarda, toprağa potasyumlu bir gübrenin katılması verim artışına neden olmaktadır (Havlin ve ark., 1999).
Hidrate olmuş potasyumun özellikleri Tablo 1‘de toprakta yaygın olarak bulunan diğer alkali elementler ile karşılaştırılmıştır. Bitkilerin ihtiyaç duydukları diğer mineral katyonlar içerisinde potasyum hidrate olmadan önceki büyüklüğü en fazla (r=0.133nm) olan elementtir. Mineral yapıda etrafını saran oksijen sayısı da oldukça fazladır (8 veya 12), bu K-O bağlarının çok güçlü olmadığının bir kanıtıdır (Sparks, 1987). Potasyumun polarize olabilirliği 0.088 nm3’dür, Bu değer Ca, Li, Mg ve Na’dan yüksek ancak Ba, Cs, NH4ve Rb’dan daha düşüktür (Sparks, 1987). Polarize olma yeteneği daha yüksek olan iyonlar genellikle değişim reaksiyonlarında daha fazla tercih edilirler. Potasyumun hidratasyon enerjisi 322.2 kJ mol-1 olup bu değer potasyumun toprakta şişmeye neden olmadığını ifade eder (Tablo 1).
Tablo 1. Susuz alkali iyonların hidratasyonları ile ilgili veriler (Helmke ve Sparks, 1996).
Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+
Kristal Çapı (dehidrate çapı), nm # 0,06 0,095 0,133 0,0148 0,0169
Hidrate Çapı, nm 0,34 0,276 0,232 0,228 0,228
Hidratasyon Numarası 25,3 16,6 10,5 --- 9,9
Hidratasyon enerjisi, kJ mol-1 520,5 405,8 322,2 300,8 255,6 #Altılı koordinasyon için geçerlidir.
Topraklarda potasyum dört ayrı formda bulunur. Mineral form (5000–25000 ppm), depo potasyum (50–750 ppm), değişebilir potasyum (40-600 ppm) ve suda çözünebilir potasyum (1-10 ppm) olmak üzere dört ayrı formda bulunan potasyumun bu formları arasında sürekli bir denge durumu vardır. Bu dört form arasında denge ve kinetik reaksiyonlar herhangi bir zamandaki toprak çözeltisi içerisinde bulunan ve bitkiler için hemen yarayışlı bulunan K’un miktarını etkilemektedir. Mikroorganizmalara ve bitkilere yarayışlılıkları açısından potasyum formları şöyle sıralanabilir; Çözelti>değişebilir>bağlı (değişmez veya depo) >yapı (mineral) (Martin ve Sparks, 1985). Bitki gelişme döneminde değişebilir potasyumun konsantrasyonu azaldığı vakit, yavaş yararlı formda bulunan K+ değişebilir forma dönüşür ve bitkiler tarafından kullanılır (Havlin ve ark., 1999).
Toprak çözeltisi içerisinde bulunan potasyum bitkiler ve mikroorganizmalar için her an faydalı olan formdur. Bu formda olan K, yıkanmaya karşı çok hassastır. Eğer yakın bir zamanda toprağa potasyum ilave edilmemiş ise çözelti içerisindeki potasyumun seviyesi genellikle düşüktür. Toprak çözeltisi içerisindeki potasyumun miktarı, topraktaki potasyum formları ve toprak nem içeriği ve toprak çözeltisi ve değişim yüzeylerinde bulunan iki değerli katyonların konsantrasyonu arasındaki denge ve kinetik reaksiyonları tarafından etkilenmektedir (Sparks ve Huang, 1985). Minerallerin ayrışması esnasında toprağa bir miktar K salıverilmektedir, ancak yoğun tarımsal faaliyetlerin yapıldığı alanlarda dışardan gübre olarak K uygulanmadığı taktirde ayrışma ile toprağa katılan K, bitkilerin gereksinimini karşılamaya yetecek kadar fazla değildir (Holmqvist ve ark., 2003).
Değişebilir potasyum, kil mineralleri ve humik maddeler üzerine elektrostatik olarak dış yüzeyde bağlı olarak bulunan toprak potasyumunu ifade eder. Değişmeyen veya bağlı bulunan K, mineral olan K’dan kristal yapı içerisine bağlı olmadığından dolayı farklılık arz eder. Bunlar di ve tri oktahedral mikaların, vermikulitin kloritleşmiş vermikulit gibi ara ürün olan kil minerallerinin tetrahedral tabakaları üzerinde tutulu bulunurlar (Sparks, 1987). Değişmeyen formdaki potasyum ayrışmaya başlayan mika ve vermikulitlerin ayrışan kama şeklindeki köşelerinde de bulunmaktadır (Rich, 1968) (Şekil 1). Bu konumdaki K’u sadece büyüklük olarak yakın olan NH4+ve H3O+iyonları yerinden alabilir. Hidrate olduklarında çok büyük olan Ca2+ ve Mg2+gibi katyonlar bu yer değiştirme işlemini yapamazlar.
Değişmez (yavaş yararlı) durumda olan potasyum çok çeşitli toprak parametrelerine bağlı olmakla beraber bitkilere orta derecede veya çok az miktarda yarayışlı haldedir (Goulding, 1987; Sparks and Huang, 1985). Yavaş yarayışlı potasyum ancak nitrik asit (HNO3) gibi kuvvetli bir asit ile ekstraksiyon sonrasında belirlenebilir.
Değişmez formda olan potasyum, ancak bitkiler tarafından veya yıkanma ile topraktaki değişebilir formdaki potasyumun konsantrasyonunun azalması veya mikrobiyel aktivitenin artması durumunda yarayışlı (değişebilir) forma dönüşebilir. Holmqvist ve ark. (2003), Norveç’te farklı arazilerde yaptıkları araştırmalarda, ayrışma sonucu toprağa bırakılan K miktarının 3 ile 82 kg K/ha olduğunu ve bu 20 katlık farkın toprakların tekstür, yüzey alanı ve mineralojik kompozisyonu gibi özelliklerinin farklılığından kaynaklandığını bildirmişlerdir. Ayrışmanın fazla olduğu arazilerde kil büyüklüğündeki minerallerin fazla olması spesifik yüzey alanlarının da fazla olmasına neden olmaktadır. Araştırmacılar yüksek spesifik yüzey alanı ile fazla ayrışma arasında yüksek oranda ilişki bulduklarını rapor etmişlerdir. Havlin ve ark. (1999)’da mikanın tabakaları arasındaki potasyumun yavaş yavaş salıverilmesi ile illit (susuz mika) ve sonunda vermikulit kil mineralinin oluştuğunu bildirmişlerdir. Bu durumda kil mineralleri su alır ve tabakalar şişmeye başlarlar. Mikanın değişimi ve ayrışımı esnasında spesifik yüzey alanı ve katyon değişim kapasitesinde de da artış meydana geldiği bildirilmiştir (Şekil 1).
Şekil 1. Mineral oluşumu esnasında potasyumun serbest kalması (Havlin ve ark., 1999).
Çoğu topraklarda potasyumun önemli bir kısmı ise mineral formdadır. En önemli potasyum içeren mineraller ise muscovit, biyotit, ve mikroklin ve ortoklas gibi feldspatlardır. Çözeltiye veya değişebilir formdaki potasyuma potasyum takviyesi büyük oranda potasyum bulunduran mika ve feldspatların ayrışmalarına bağlıdır. Feldspatlar içerisindeki potasyumun serbest kalması mineralin yapısının tamamen bozulmasına bağlıdır. Bununla birlikte mikalarda tabakalar arasında bulunan potasyum mineralin yapısının tamamen bozulmasına gerek olmadan başka katyonlar tarafından yerinden çıkarılabilir (Şekil 1).
Değişebilir K’un belirlenmesi yarayışlı K’un ölçülmesi anlamına gelmektedir. K’un gübre olarak uygulanması ile toprakta yarayışlı potasyum miktarı artış gösterir. Topraklarda yarayışlı potasyum miktarını 1 ppm arttırabilmek için gerekli olan gübre miktarı toprağın çeşidine bağlı olarak değişmektedir. Bu büyük değişkenlik toprakların potasyum fiksasyon yeteneklerinin farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Fikse olan potasyumun bir kısmı zamanla tekrar bitkiler için yarayışlı forma dönüşebilir. Ancak yüksek miktarda ürün rotasyonunun olduğu yerlerde bu dönüşüm biraz yavaş gerçekleşebilir.
Potasyum fiksasyonu gübrelemenin etkinliğini değiştirdiğinden dolayı toprak-bitki siteminde önemli bir rol üstlenmektedir. Toprakların fiksasyon kapasitelerini etkileyen en önemli faktörler; kil mineralojisi ve toprağın nem içeriğidir (Sardi ve Csitari, 1998). Toprak neminin az olduğu durumlarda, toprak parçacıklarının etrafındaki su filmleri ince ve kesikli bir haldedir. Bu durumda köklere potasyumun ulaşması oldukça zor olur. Toprak içerisinde K’un taşınmasında suyun çok büyük bir rolü vardır. Toprak nem içeriğinin %10’dan %28’e yükseltilmesi ile taşınma toplam olarak %175 oranında artmakta olduğu rapor edilmiştir.
K alımına sıcaklığın iki yönde etkisi olmaktadır; 1 ) Potasyumun yarayışlılığının değişmesi ve 2 ) Kök aktivitesinin değişmesi.
Düşük sıcaklıklar bitki gelişimini ve K alım hızını sınırlandırmaktadır. Soğuk koşullarda K içeriğinin arttırılması düşük sıcaklığın difüzyon üzerine olan olumsuz etkisini yenmek için gereklidir.
pH’nın düşük olduğu koşullarda değişebilir Al+3 ve Mn+2 ‘un toksik seviyelerde bulunması, kök etrafında bitki besin elementlerinin alamı için uygun olmayan şartların oluşmasına neden olacaktır. Asit karakterli topraklar kireçlendikleri zaman değişebilir haldeki Al+3 çözünmez formda olan Al(OH)3’a dönüşür. Değişebilir Al+3 un azalması K+ile olan rekabetin azalmasına yol açar ve bu da değişebilir bölgeler için K+ un Ca+2 ile rekabet edebilmesini sağlar. Bunun bir sonucu olarak, katyon değişim yüzeylerinde daha yüksek oranda K+ adsorbe olunur. Bu durumda yıkanma ile olacak K kayıpları da büyük oranda azaltılmış olur.
Kaba tekstürlü toprakların haricindeki toprakların çoğunluğunda K’un yıkanma ile kaybı çok düşük düzeydedir. Ancak yağışlı tropik bölgelerde, K’un yıkanması bitkisel üretimi sınırlandıran en önemli etkenlerdendir. Gübre olarak K, hem organik hem de inorganik formlarda bulunabilir. Organik atıklar içerisindeki (hayvan gübresi ve atık çamurunda) K gübreleri genellikle çözünebilir inorganik formlardadır. Hayvan atıklarında, kuru madde içerisinde K miktarı, % 0,2 - 2 arasında değişmektedir.
Piyasada çok çeşitli inorganik K’lu gübre bulmak mümkündür: Potasyum klorit (KCl) - % 50 ile 52% K
Potasyum Sülfat (K2SO4) - % 42 ile 44% K
Potasyum magnezyum sülfat (K2SO4, MgSO4) - %18 K, %11 Mg, ve %22 S Potasyum Nitrat (KNO3) – % 13 N ve 37% K
Potasyum Fosfat (K4P2O7, KH2PO4, K2HPO4) – çok çeşitli fosfor içeren potasyumlu gübre üretilmektedir.
Tablo 2. Yıllara göre etkili madde bazında gübre tüketimi (1996-2003), ton yıl-1 Yıl N P2O5 K2O N + P2O5+ K2O 1996# 534.243 1.119.911 73.500 1.727.654 1997 1.165.518 590.883 66.300 1.822.701 1998 1.373.549 655.235 88.500 2.117.284 1999 1.469.627 604.322 80.676 2.154.625 2000 1.365.900 600.719 81.982 2.048.601 2001 1.131.368 470.175 69.819 1.671.362 2002## 1.209.428 485.115 77.472 1.772.015 2003 1.341.433 559.435 87.904 1.983.545 #: Anonymous, 2001 ##: Anonim, 2004
1: Ca(NO3)2.5H2O, KNO3, MAP ve diğerleri dahil
Tablo 3. Yıllara göre N, P ve K ‘lı gübre tüketim durumları (besin maddesi miktarı esas alınmıştır), ton (Anonim, 2004).
Gübreler 1999 2000 2001 2002 Tüketilmesi gereken miktar N 1484075 1378191 1132357 1195190 2 230 160
P
2O5 628600 628639 470258 474417 1 179 343
K
2.3. Potasyum Fiksasyonu ve Serbestlenmesi
Değişebilir veya suda eriyebilir katyonların herhangi bir nötr tuz çözeltisi ile ekstrakte edilmeyecek şekilde toprağın değişim materyallerine bağlanmasıdır. K, NH4, Rb, Cs ve Ba gibi katyonlar toprakta fikse edilirler. Bunlar içerisinde bitki beslenmesi açısından en önemli olanlar K ve NH4 olduğundan dolayı bu güne kadar yapılmış çalışmaların çoğunda bu iki katyon ele alınmıştır (Sağlam, 1997). Potasyum fiksasyonu ve serbestlenmesi toprakta bulunan minerallerin çeşidi ve miktarı, solusyon fazındaki potasyumun miktarı, mineral parçacıkların ayrışma derecesi ve büyüklüğü, toprak pH’sı, yağış ve sıcaklık, hayvan gübresinin uygulanması, toprak yapısı, donma çözünme ve ıslanma-kuruma, mikrobiyolojik aktivite ve organik asitlerin kompleksleşme miktarı, toprağın redoks potansiyeli ve bitki kökleri (Rich, 1972, Goulding, 1987, Sparks, 1987) tarafından etkilenmektedir. Bu nedenle potasyum fiksasyonu tüm topraklarda aynı miktarda gerçekleşmemektedir. 2:1 tipi kil minerallerinden illit’in yüksek olduğu topraklarda fiksasyon çok daha yüksektir. Bununla birlikte kaolinit gibi 1:1 tipi killer potasyumu fikse etmezler (Havlin ve ark., 1999).
Tüm bu faktörler içerisinde toprağın mineralojisi ve toprak çözeltisi içerisindeki K’un seviyesi K’un bağlanması ve serbestlenmesi üzerine en fazla etki eden faktörlerdir. Bu nedenle kil mineralojisi dâhil toprakta potasyumun yarayışlılığına etki eden faktörlerin herhangi birindeki değişkenlik toprakların yarayışlı potasyum içeriğine de etki edecektir. Pal ve ark. (2002), güney batı Avustralya’da tekstür bileşenlerinin toprağın depo potasyum içeriğine olan etkilerini belirlemek için yaptıkları bir araştırmada kum, silt ve kil fraksiyonlarının 1 M HNO3 ile tepkimesi sonunda sırası ile %0.4 – 3.4, % 2.6 – 36.3, ve %11.2 – 51.4 arasında toplam K’un serbestlendiğini rapor etmişlerdir. Bunun farklı boyuttaki mineral parçacıkların mineralojik bileşimlerinin farklılığından kaynaklandığını bildirişmişler ve kum fraksiyonunda düşük K serbestlenmesinin feldspatca zengin olan kum parçacıkları içerisinde K’nın sıkı bir şekilde bağlanmış olması ile açıklamışlardır.
Sarkar ve ark. (1993) ise toplam potasyumun ince kum ve silt fraksiyonlarında yoğunlaştığını, yararlanabilir potasyumun % 55 ile % 90’nının ise kil fraksiyonundan kaynaklandığını, potasyum fiksasyonunun ise mevcut kil minerallerinin miktar ve tipine bağlı kaldığını belirtmişlerdir.
Mika grubuna giren 2:1 tipi kil minerallerinin tabakaları arasında K+ iyonu sıkıca bağlanır. Dioktahedral mikalar arasına K’un bağlanma şiddeti trioktahedral olan mikalara oranla daha fazladır, Bu nedenle, biyotitden K’un salıverilmesi muskovit’e oranla çok daha kolay olmaktadır. Mika’nın tabakaları arasındaki K’un serbest hale geçmesi ile sulu mika oluşur ve sonuçta oluşan kil mineralinin adı vermikulit olur. Bu oluşum esnasında kil minerallerinin katyon değişim kapasitesi de sürekli artış göstermektedir.
Potasyum fiksasyonu 2:1 tipi kil minerallerinin özellikle sulu mikaların tabakaları arasında K iyonunun tekrardan hapsedilmesi olarak bilinmektedir. K+ yeterince küçük olduğundan dolayı tabakalar arasındaki boşluğa kolaylıkla girebilmektedir ve burada elektrostatik güçler ile çok güçlü bir biçimde tutunmaktadır (Şekil 2). Potasyum fiksasyonu özellikle ince tekstürlü olan topraklarda daha baskındır. Mika bakımından zengin olan topraklar K+ açısından önemli bir kaynak olarak gösterilirken, vermikulit bakımından zengin topraklarda potasyum fikse olduğu için vemikulitin zengin olduğu topraklar da yarayışlı potasyum sıkıntısı görülebilmektedir (Officer ve ark., 2006).
Şekil 2. Yavaş yararlı (değişmez) ve değişebilir (bitkiye yarayışlı) potasyumun kil minerallerindeki pozisyonları.
Değişebilir veya yarayışlı potasyum
Değişmez durumdaki yavaş yararlı olan
Vermikulitin tabakaları arasındaki boşluklar sınırlıdır ve ortamda yeterince serbest K olduğunda mika’ya dönüşebilirler.
Potasyumun kil mineralleri tarafından fiksasyonu bundan çok uzun zaman önce Page ve Baver (1939) tarafından şu şekilde açıklanmıştır.
Genişleyebilen kil minerallerinin tabakaları arasındaki yüzeyler, altıgen olarak dizilmiş bir oksijen tabakası içerirler ve bu altıgen boşluğun çapı 2.8 Å’dur.
Toprak kurumaya başladığı zaman tabakalar arasındaki boşluk azalır ve katyonlar etrafında bağlı bulunan su molekülleri uzaklaşır. Bu durumda katyonlar dehidrate durumdaki yarıçaplarına eş değer büyüklüktedir (Tablo 1).
Dehidrate çapları kristal kafeslerdeki bu boşluklara uyan katyonlar, girdikleri bu boşluklarda sıkı bir şekilde bağlanırlar. Bu boşluğa giren katyonların boyutlarının boşluğa olan mükemmel uyumlarının yanında kristal yapı içerisindeki negatif yüke daha yakın olmaları tabakaların birbirlerine yakınlaştırılmasını sağlar. Bu boşluğa giremeyen diğer katyonlar ise ancak tabaklar arasında tutunabilirler. Normalden daha küçük olan katyonlar ise boşluğa girebilmelerine rağmen kolayca çıkabildikleri için potasyum veya amonyum kadar güçlü tutunmazlar (Sağlam, 1997).
Daha öncede değinildiği gibi toprakta bulunan potasyumun sadece çok küçük bir miktarı bitkiler tarafından kullanılabilir bir formdadır. Potasyumlu gübreler uygulandığı vakit, potasyum ilk önce toprak çözeltisi içerisine geçmekte, çok kısa bir zaman sonra ise çoğunluğu önce değişebilir ve ardından da değişemez forma dönüşmektedir. Bitki tarafından kullanılabilir haldeki potasyum uzaklaştırıldığında ise reaksiyonlar tersine dönmekte ve özellikle değişebilir halde tutulan potasyum toprak çözeltisi içersine geçmektedir. Bunun bir sonucu olarak, toprakta sürekli devam eden bir fiksasyon ve serbestlenme meydana gelmektedir.
Fiksasyon ve serbest bırakılma çeşitli faktörlere bağlı olmakla birlikte toprak çözeltisindeki potasyum konsantrasyonu ile kolloidlerin yüzeyinde bulunan değişebilir haldeki potasyumun düzeyi en önemli olanlarıdır. Yarayışlı potasyum, suda çözülebilir potasyum ile değişebilir potasyumun toplamı veya toprak çözeltisinde bulunan ve toprak kolloidlerinin yüzeyinde absorbe edilmiş potasyumdur (Şekil 2).
Şekil 3. Kil içeriği aynı ancak kil mineralojileri farklı olan iki toprağın değişebilir potasyum ve çözeltideki potasyum içerikleri arasındaki ilişki (Havlin ve ark., 1999). Potasyumun yarayışlılığına etki eden diğer faktörler ise; koloidin tipi, sıcaklık, ıslanma ve kuruma ve toprak pH’sıdır. Bitkilerin kullanımı ve kaba tekstürlü topraklardaki yıkanmadan dolayı potasyum sürekli olarak topraktan eksilir. Bu durumlarda, sürekli ancak yavaş bir şekilde primer minerallerde bulunan potasyum değişebilir ve bitkilere yavaş yararlı potasyum formuna dönüşür (Havlin ve ark., 1999).(Şekil 3). Kaolinitik kil içeriğinin olduğu topraktaki dik eğim tamponlama kapasitesinin düşük olduğuna işaret eder (Havlin ve ark., 1999).(Şekil 3)
Toprakta ne kadar fazla potasyum içeren kil bulunursa potansiyel olarak o kadar fazla yarayışlı potasyum bulunabilir. Vermikulit, montmorillonit, veya mika tipi killeri çokça bulunduran toprakların K içerikleri daha fazla ayrışmış topraklarda bulunan topraklarda yer alan ve kaolinitce zengin olan topraklara göre daha fazladır. İnce tekstürlü olan toprakların katyon değişim kapasiteleri daha yüksektir ve genellikle daha fazla değişebilir K absorbe edebilirler; bununla birlikte, değişebilir K’un fazla olması her zaman için çözeltideki potasyumun fazla olması anlamına gelmez. Yarayışlı potasyum ile ilgili yapılan modellemelerin çoğunda sadece bitkiye yarayışlı olan K dikkate alınır ve beklide uzun dönemde önemli miktarda potasyum salıverilmesine rağmen mineral formlardan gelen K dikkate alınmaz (Holmqvist ve ark., 2003).
Ç öz el ti de ki K ( m e/ l)
Değişebilir Potasyum (me/100 g) (a) Oksisol
%38 kaolinit benzeri kil
(b) Alfisol %39 illit benzeri kil
Kil mineralojisinin belirlenmesi oldukça zaman ve masraf isteyen bir iştir, ancak yapılan araştırmalar kil mineralojisi ile depo potasyum arasında yüksek bir ilişkinin olduğunu ortaya koymuştur. Bu nedenle araziden alınan örneklerde depo potasyumun belirlenmesi yoluyla daha masrafsız bir şekilde kil mineralojisinin tahmin edilmesi mümkündür (Officer ve ark., 2006).
Bu tez çalışmasında yoğun tarımsal üretimin yapıldığı ve Tokat-Turhal şehirleri arasında yer alan Kazova’nın değişebilir ve depo potasyum açısından detaylı bir biçimde incelenmesi amaçlanmaktadır. Başka bir proje kapsamında alınan 400 toprak örneğinde (0-30 cm) yapılan bir çok fiziksel ve kimyasal özellik ile bu iki potasyum fraksiyonu arasındaki ilişkiler incelenecek ve jeoistatisksel yöntemler kullanılarak ovadaki potasyum dağılımları haritalanacaktır. Kazova (~ 23.000 ha), ülke tarımı için önemli miktarda bitkisel üretimin yapıldığı, sulanabilir ve çoğunlukla tarımsal üretimi sınırlayıcı herhangi bir problemi olmayan derin toprakların yer aldığı ve düz düze yakın topografyaya sahip aluviyal bir taşkın ovasıdır. Yeşilırmak nehrinin çok uzun sürede getirdiği malzemeleri depolaması neticesinde oluşan Kazova’da; buğday, şeker pancarı, mısır (birinci ve ikinci ürün olarak), patates, domates ve diğer birçok tarla bitkisinin yanında meyvecilikte yoğun bir şekilde yapılmaktadır. Bu alanda yapılacak olan potasyum haritalaması çiftçilerimizin potasyumlu gübre kullanımına ışık tutacak ve doğru gübre kullanımına katkı sağlayarak verimliliğin artmasına yardımcı olacaktır.
Ülkemizde gübre kullanım bilincinin yeterince oluşmaması sonucu, bazı bölgelerde aşırı gübre kullanımı sonucu verimde kalite bozulması, tarım topraklarının verimliliğini kaybetmesi, çevreye olumsuz etkisi gibi sorunlara neden olurken, bazı yerlerde gereğinden az kullanılması sonucu verim düşüklüğü görülmektedir. Çiftçiler çoğunlukla toprak analizi yaptırmadan gübreleme yapmaktadırlar. Aluviyal toprak materyalleri kendi orijinlerinin çok uzağında depolanmışlardır, bu nedenle aluviyal materyaller üzerinde gelişmiş toprakların potasyum içerikleri ana materyalin mineralojisine bağlı olarak oldukça değişkenlik göstermektedir.
Bu çalışmada; yarayışlı ve depo potasyumun değişkenliğinin haritalanması bize 230.000 da’lık bir alanda farklı arazi kullanımları, ana materyaller ve buna bağlı olarak
değişkenlik gösteren diğer toprak özellikleri ile (kum, kil ve silt içeriği, organik madde, ph, EC ve diğerleri) potasyumun nasıl değişim gösterdiği hakkında büyük bir fotoğrafın elde edilmesini sağlayacaktır.
2.4. Arazideki Değişkenlik
Doğal toprak oluşumu ve insan aktivitelerinin farklı mekânsal ve zamansal ölçeklerde etkilerinin sonucu topraklar değişkenlik gösterirler. Aluviyal toprak materyalleri kendi orijinlerinin çok uzağında depolanmışlardır, Bu nedenle, aluviyal materyaller üzerinde gelişmiş toprakların fiziksel ve kimyasal özellikleri de heterojen bir yapı göstermekte ve mesafeye bağlı olarak değişiklik göstermektedir (Mulla ve McBratney, 2000). Geoderya (1998)’da erozyon ve toprak materyalinin depolanması olaylarının birçok bölgede doğal süreçleri kesintiye uğrattığı ve değişkenliği arttırdığını belirtmektedir.Bu nedenle araştırmacı, yerinde oluşmuş toprakların taşınmış materyaller üzerinde gelişmiş topraklara oranla daha az değişken olduğunu ifade etmektedir. Su ve rüzgâr erozyonu ile toprakların taşınması ve biriktirilmesinin toprak özelliklerinin arazide çok kısa mesafede değişkenlik göstermesine neden olduğu rapor edilmektedir.
Bir haritalama birimi içerisinde dahi pH en az, katyon değişim kapasitesi orta düzeyde ve organik madde ve yarayışlı potasyum yüksek düzeyde değişkenlik gösterebilmektedir (Yates ve Warrick, 2002). Mulla ve McBratney’e (2000) göre toprak etüt ve haritalama çalışmalarında oluşturulan haritalama ünitelerinin birbirlerine benzememesinin iki nedeni vardır. Bunlardan sınıflama ve haritalamalardan kaynaklanan değişkenlik birinci değişkenlik kaynağını oluştururken, insanlar tarafından uygulanan amenajmanlardaki farklılık ikinci değişkenlik kaynağını oluşturmaktadır. Geleneksel olarak kullanılan istatistikte, bitki besin elementlerindeki değişkenlik analiz edilirken ve karşılaştırma yapılıp tanımlamalar yapılırken çoğunlukla ortalama ve varyans değerleri kullanılır. Çoğu durumda değişkenlik varyasyon katsayısı (CV veya VK) olarak karakterize edilir ve seçilen toprak özelliğine göre %50 ile %300 arasında değişen değerler alabilir (Yates ve Warrick, 2002). Değişkenliğin yüksek olması geleneksel istatistikte sorun olarak tanımlanır. Zira bu durumda ortalama kullanılarak
çalışma alanında örneklenmeyen alanların tahmin edilmesindeki doğruluk oldukça düşük olacaktır (Akbaş, 2004).
Klasik istatistik toprakların mesafeye bağlı değişim gösterdiği yaklaşımını ve gerçeğini kabul etmemektedir. Ancak toprak özelliklerinin mesafeye bağlı değişim gösterdiği bugün kadar yapılmış birçok çalışma ile açık bir şekilde ortaya konmuştur. Mesafe bağlı değişkenlik jeoistatistik kullanılarak açıklanabilmektedir. Jeoistatistikte örneğin bağımsız olduğu ve alanın homojen olduğu varsayımları kabul edilmemektedir (Upchurch ve Edmonds, 1991). Burada örneklerin bağımlılık dereceleri ölçülmektedir ve çoğunlukla madencilikte ve petrol çıkarma çalışmalarında kaynakların miktarlarının belirlenmesinde kullanılmaktadır. Son yıllarda ise toprak biliminde kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır (Bourgault ve ark., 1997; Goovaerts, 1999; Isaaks ve Srivastava, 1989).
Toprak amenajmanından en çok etkilenen toprak özellikleri, morfolojik (renk, A horizonu kalınlığı), fiziksel (strüktür ve hacim ağırlığı) ve kimyasal (makro ve mikro besin elementlerinin elverişli miktarları, pH ve EC) özelliklerdir. Örneğin çiftlik gübresinin uygulanması toprakta besin elementi seviyesi ve elektriksel iletkenlik değerlerinde, uygulanmayan alanlara göre önemli artışa neden olmaktadır. Diğer bir örnek ise, sanayi bölgelerinden rüzgâr ile mikro elementlerin taşınıp topraklardaki miktarlarının sınır değerlerin üstüne çıkmasıdır. Bu şekilde toprakların doğal özelliklerinde değişkenliği arttıran insan etkisine daha birçok faktör eklenebilir. Toprakların işlenmesi, sulama ve drenaj uygulamaları, gübre ve pestisit kullanımı, ürün rotasyonu, araziye katı atık depolanması, endüstriyel çözücülerin ve madencilik artıklarının boşaltılması ve septik tanklarının oluşturulması arazideki değişkenliğin kaynaklarına örnek olarak verilebilir (Mulla ve McBratney, 2000).
Hassas tarım uygulamalarında en önemli adımlardan bir tanesi besin elementlerinin arazideki değişkenliklerinin belirlenmesidir. 1970’li yıllardan bu yana jeoistatistik, besin elementlerinin arazideki değişkenliklerini belirlemede kullanılmaktadır (Burgess ve Webster, 1980). Bir besin elementinin arazideki değişkenliğinin doğru bir şekilde belirlenebilmesi tarım arazisinin o özellik için nasıl örneklenmesi gerektiği konusunda bize bilgi vermektedir. Besin elementi içeriğinin arazide doğru olarak haritalanabilmesi,
uygulanacak gübrenin düzenli bir şekilde araziye dağıtılabilmesi için gerekli bir adımdır. Bu sayede çiftçi gereksiz ve yetersiz gübre kullanımından kurtulacağı için daha fazla fayda sağlayacak ve fazla gübre kullanımının neden olacağı çevre sorunlarının da önüne geçmiş olacaktır.
Spatial modelleme belirli bir model için variogram modellerinin seçilmesi ile başlar. Variogram analizi farklı mesafelerde ve yönlerde yapılan gözlemlerin karşılaştırılması ile yapılabilir. Toprakta bulunan bitki besin elementlerinin değişkenlikleri oldukça yüksektir. Çeşitli araştırmalarda bu mesafe pH için 4 m, fosfor için 32 km, elektriksel iletkenlik için 120 m ve potasyum için 10 ve 32 km olarak rapor edilmiştir (Trangmar ve ark., 1985; Gallichand ve ark., 1992; Yost ve ark., 1982). Variogram modelleri haritalama amaçlı olarak kullanılırlar. Noktalar deneysel variogramın hesaplanmış noktalarını temsil eder, kesintisiz çizgi ise model variogramı ifade eder) (Deutsch ve Journel, 1998) (Şekil 4).
Bitki besin elementi verileri uzayla ilişkilendirildiğinde düşük ayrım mesafeleri için geniş ayrım mesafelerine göre düşük varyans değerleri olur (γ) (Şekil 4). Nugget ölçüm hatası ve/veya çok küçük mesafelerdeki uzaysal değişkenlik kaynaklarından dolayı
ortaya çıkan ve açıklanamayan varyasyonu temsil eder. Ayrım mesafesi range dediğimiz mesafeden daha fazla arttıkça, varyans değerleri değişmez ve sabit bir değer alır ve bu değer sill olarak bilinir (Deutsch ve Journel, 1998). Semivariogramların range değerleri gözlemlerin alınma ölçeğine bağlıdır.
Semivariogram hesaplamalarında sadece örnek çiftleri arasındaki mesafe dikkate alınırsa izotropik semivariogramlar, hem mesafe hem de yön dikkate alındığı zaman anizotropik semivariogramlar elde edilir.
Krigleme, örneklenmeyen noktalardaki değerlerin enterpolasyon ile tahmini için jeoistatistiksel yaklaşımı tanımlayan bir terimdir. Örneklenmeyen alanların tahmininde aynı alan için modellenmiş semivariogram fonksiyonunun bilinmesi gereklidir. Krigleme bilinen değerlerin ağırlıklı ortalaması alınarak yapılan, bilinen en iyi doğrusal tahmin metodudur (Goovaerts, 1999).
3. MATERYAL ve METODLAR 3.1. MATERYAL
3.1.1.Çalışma Alanı
Kazova, ülke tarımı için önemli miktarda bitkisel üretimin yapıldığı, sulanabilir ve çoğunlukla tarımsal üretimi sınırlayıcı herhangi bir problemi olmayan derin toprakların yer aldığı ve düz, düze yakın topografyaya sahip bir aluviyal taşkın ovasıdır. Yeşilırmak nehirinin çok uzun sürede getirdiği malzemeleri depolaması neticesinde oluşan Kazova’da; buğday, şeker pancarı, mısır (birinci ve ikinci ürün olarak), patates, domates ve diğer birçok tarla bitkisinin yanında meyvecilikte yoğun bir şekilde yapılmaktadır.
Araştırma, orta Karadeniz Bölgesinin iç kesiminde İç Anadolu bölgesine komşu geçiş bölgesinde yer alan Tokat-Kazova bölgesinde sağ sahil ve sol sahil sulama kanalları arasında kalan ve yaklaşık 23.000 ha büyüklüğündeki bir alanı temsil eden toprak örnekleri kullanılarak yapılmıştır (Şekil 5). Bölümümüzde yürütülmekte olan TUBITAK projesi kapsamında (TUBITAK TOVAG 105 O 617), Kazova’yı temsil edecek şekilde 400 noktadan toprak örneği (0-30 cm) alınmıştır. Coğrafi koordinatları GPS yardımıyla belirlenmiş olan örnekleme noktalarının belirlenmesinde “tesadüf örnekleme metodu” kullanılmıştır.
3.1.2. Çalışma Alanının İklimi
Tokat İli Orta Karadeniz bölümünün iç kısımlarında yer almaktadır. Bu nedenle hem Karadeniz iklim özellikleri, hem de İç Anadolu'daki step (kara) ikliminin etkisi altındadır. Bu özelliği ile Tokat iklimi; Karadeniz iklimi ile İç Anadolu'daki step iklimi arasında geçiş özelliği taşır. Tokat Meteoroloji İstasyonu kayıtları esas alındığında son 54 yıllık istatistiklere göre ilin yıllık ortalama sıcaklığı 12,4 °C'dir. Yıllık ortalama yağış miktarı ise 446 mm’dir (Anonim, 2007). Bu değerler dikkate alındığında toprak sıcaklık rejimi Mesic ve nem rejimi de Ustic olarak sınıflandırılmaktadır (Soil Survey Staff, 1999).
3.1.3. Çalışma Alanı Jeolojisi
Çalışma alanı bugünkü şeklini Hersiniyen ve Alpin orojenezinin Anatolitlerde tektonik faylarının etkisi sonucu kazanmıştır. Kazova Eosen’de meydana gelmiş bir çöküntü alanıdır. Genelde düz olan çalışma alanının denizden olan yüksekliği 535-650 m arasında değişmekte olup, ova doğu-batı istikametinde uzanmaktadır. Ayrıca ovanın güney ve kuzeyinden Yeşilırmağa doğru eğimli bir topografya yer almaktadır. Araştırma alanındaki en düşük kot Kaz Gölündedir. Kuzey yamaçlarda çoğunlukla metomorfik kayaçlar (Paleozoik şistler) ile ofiyolitik seri bulunur. Güney yamaçlarda ise metamorfik kayaçlar ile Üst Permiyen yaşlı kireç taşları yer almaktadır (Novinpour, 1993). Genel itibari ile Kazovada, yamaçlar, etek birikinti düzlükleri ve ova tabanı olmak üzere üç jeomorfolojik ünite bulunmaktadır. Bu çalışmada sulama kanalları arasında kalan alan içerisindeki topraklar örneklendiğinden dolayı, çalışma alanında yamaç araziler yer almamaktadır.
Ova tabanına %3-4 eğimle uzanan birikinti düzlükleri, yamaçlar ile taban arasındaki eğim kırıklığını ortadan kaldırmaktadır. Kazova’daki birikinti konilerinin çoğu birbiri üzerine binmiş olup, birikinti yelpazeleri şeklindedirler. Ova tabanı çoğunlukla düz düze yakın bir eğime sahiptir. Ortasından Yeşilırmak nehrinin geçtiği bu alanda eğimin azlığından dolayı nehir bol miktarda menderesler oluşturmuştur (Özçağlar, 1988).
3.1.4. Çalışma Alanı Toprakları
Çalışma alanında aluviyal ve koluviyal olmak üzere genel anlamda iki grup toprak bulunmaktadır. Araştırma alanına ait detaylı bir toprak etüd ve haritalama raporu bulunmadığından dolayı toprakların detaylı olarak sınıflandırılması yapılmamıştır. Ancak bölgede yapılan çalışmalarda (Günal et al., 2008; Durak et al., 2006) Entisol, Inseptisol, Mollisol ve Alfisol ordolarına ait topraklara rastlandığı rapor edilmiştir. Çalışma alanı içerisinde bugüne kadar işlemeli tarımın yapılmadığı mera alanlarında Mollisol, Güney yamaçlarda kireç taşı ana materyali üzerinde oluşmuş topraklar Alfisol ve Inceptisol ve Ova tabanında ise yer yer Inceptisol ve Entisol ordolarına ait toprakların olduğu rapor edilmiştir.
3.2. METODLAR
Araziden getirilen toprak örnekleri oda sıcaklığında kurutulduktan sonra 2 mm’lik elekten geçirilerek gerekli fiziksel ve kimyasal analizler için laboratuara çıkarılmıştır. Toprak örneklerinde devam etmekte olan TUBITAK projesi (TUBITAK TOVAG 105 O 617) kapsamında tekstür, agregat stabilitesi, organik madde, toplam azot, değişebilir katyonlar, katyon değişim kapasitesi, kireç, toprak reaksiyonu, toprak tuzluluğu ve yarayışlı fosfor analizleri laboratuarda rutin yöntemlere göre yapılmıştır. Planlanan çalışmamızda ise aynı örneklerin değişebilir ve değişmez (yavaş yararlı veya depo) potasyum içerikleri, spesifik yüzey alanları ve seçilecek örneklerin kil mineralojileri belirlenecektir.
3.2.1. Potasyum İçeriklerinin Belirlenmesi
Değişebilir Potasyumun Belirlenmesi: 1.0 M NH4OAc ile ekstrakte edilebilir potasyumdan suda çözülebilir potasyumun çıkarılması ile elde edilmektedir. Tuzlu olmayan topraklarda, suda çözünebilir potasyum düzeyi ihmal edilebilir düzeylerdedir. Ancak toprak tuzlu olduğu durumlarda amonyum asetat yöntemine benzer bir şekilde doygunluk çamurundan alınan süzükteki potasyum içeriği amonyum asetat yöntemi ile belirlenen miktardan çıkarılmalıdır (Helmke ve Sparks, 1996).
Değişmez (Yavaş Yararlı) Potasyumun Belirlenmesi: Yavaş yararlı durumdaki
potasyumu belirlemek için çok çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bunlar; HNO3 ile kaynatma, sıcak HCl, elektro ultra filtrasyon, EDTA ile Na-tetrafenil ve hidrojen ve kalsiyum gibi iyonlar ile doygun haldeki reçine ile iyon değişimi gibi yöntemlerdir. Bu yöntemler içerisinde en fazla kullanılan ise HNO3 ile kaynatma yöntemidir (Helmke ve Sparks, 1996).
Nitrik Asit Kaynatmalı Ekstraksiyon Yöntemi Gerekli Ekipman:
1. 125 ml’lik erlenmayer
2. Plastik huni (15 cm’lik filtre kâğıdı ile beraber) (Whatman no:50 veya eşdeğeri), bunu destekleyecek bir düzenek
3. 100 ml’lik balon joje 4. Hot plate
5. Otomatik sulandırıcı Gerekli kimyasallar:
1. Nitrik asit. 1.0 M. 63 ml konsantre HNO3’ü koyup 1 L’ye saf su yardımı ile tamamlanır.
Standartlar:
1. Stok çözeltisi: 100 mg/L K 0.33 M HNO3 içerisine ekleyelim. Bunun ticari olarak satılan stok çözeltilerinden (1000 mg/L) veya fırın kuru KCl’den hazırlanır.
2. Çalışma standartları: 0, 5, ve 10 mg/L K’u 0.33 N HNO3 içerisine ekleyerek yapılabilir.
Yöntem:
1. Hava kuru 2.5 g toprağı 125 ml’lik erlenmayer’e tart. 25 ml 1.0 M HNO3ekle ve hot plate üzerine yerleştirilir.
2. Kaynama başladığında, sıcaklığı ayarla ve hafifçe kaynayacak şekilde 15 dakikaya ayarlanır.
3. Erlenleri sıcaktan al ve 5 dakika soğutmaya bırakın. Whatman 50 kullanarak çamurdan süzüğü alınır. Süzükleri 100 ml’lik balon jojelere alınız.
4. Dört tane 15 ml’lik 0.1 M’lık HNO3 alarak erleni çalkalayınız ve huniyi temizleyerek balon joje içerisini doldurunuz. Her bir işleme başlamadan önce
süzülmelerin yeterince bitmiş olmasına dikkat ediniz. Son hacmi 0.1 M HNO3 kullanarak tamamlayınız.
5. K konsantrasyonunu alette okuma yaparak belirleyiniz. Hesaplama
K, mg/L * 0.1 L * (2.5 g toprak)-1 * 1000 g/kg = K mg/kg (ppm) toprak
Yukarıdaki sonucu 391’e böldüğünüzde ise centimole/kg olarak değişmeyen (depo) potasyumu bulabilirsiniz.
3.2.2. Potasyum İçeriğinin Sınıflandırılması
Toprakların yarayışlı potasyum içeriklerinin gruplandırılması amacı ile geliştirilmiş çeşitli metotlar bulunmaktadır. Ancak bunlardan en yaygın olarak kullanılanı Cooke (1982) tarafından geliştirilmiş olan sınıflamadır ki topraklar yarayışlı potasyum içeriklerine göre 10 sınıfa ayrılmaktadır (Tablo 4).
Tablo 4. Yarayışlı (değişebilir) potasyum içeriğine göre Cooke (1982) tarafından geliştirilen sınıflama sistemi ve bu topraklar için önerilen gübre uygulama önerileri. İndeks grubu Değişebilir Potasyum mg kg-1 (ppm) Yorumlar
0 0-50 Potasyumlu gübre kullanılmadığı takdirde tarla ve çayır bitkilerinde potasyum noksanlığı görülür
1 51-100
Potasyum gübreleme yapılmadığı takdirde sera bitkileri yeterli gelişmeyi gösteremez
2 101-200
3 201-333
4 334-500
5 501-750 Patates ve sebzeler için potasyumlu gübreleme azaltılabilir veya minimum düzeye indirilebilir.
6 751-1250
7 1251-2000 Sera bitkileri için potasyumlu gübreleme gerek yok 8 2001-3000 Toprakta potasyum düzeyi çok yüksek olup, bu
nedenle verimde azalma görülebilir.
Tablo 5. Değişebilir potasyum içeriklerine göre toprakların FAO (1990) sınıflandırılmaları. İndeks Grubu Değişebilir Potasyum mg kg-1 (ppm) Yorumlar 1 < 50 Çok az 2 51-140 Az 3 141-370 Yeterli 4 371-1000 Fazla 5 >1000 Çok Fazla
Bunun yanında FAO (1990) tarafından geliştirilen ve toprakları yarayışlı potasyum açısından beş sınıfa ayıran ve ülkemizde Ülgen ve Yurtseven (1988) tarafından yapılan ve toprakları yarayışlı potasyum açısından dört sınıfa ayıran sınıflamalarda çeşitli araştırmacılar tarafından kullanılmıştır (Aydın, 2001) (Tablo 5 ve 6).
Tablo 6. Değişebilir potasyum içeriklerine göre toprakların Ülgen ve Yurtseven (1988) sınıflandırılmaları. İndeks Grubu Değişebilir Potasyum mg kg-1 (ppm) Yorumlar 1 < 84 Az 2 85-249 Yeterli 3 250-415 Fazla 4 >416 Çok Fazla 3.2.3. İstatistiksel Analizler
Değişebilir ve depo potasyum içeriklerinin değişkenliklerinin ifade edilmesinde ve haritalanmasında son yıllarda yaygın olarak kullanılan mesafeye bağlı değişkenliklerin modellendiği jeoistatistik teknikleri kullanılmıştır (Goovaerts, 1999; Mulla ve McBratney, 2000). TUBITAK (TOVAG 105 O 617) projesi kapsamında belirlenen toprağın fiziksel (parçacık büyüklük dağılımı) ve kimyasal (pH, elektriksel iletkenlik, değişebilir Na, K, Ca ve Mg, organik madde, azot, fosfor ve katyon değişim kapasitesi) özellikleri ile bu Yüksek Lisans tezinde belirlenen değişebilir ve depo potasyum
içerikleri arasındaki ilişkiler kalitatif ve kantitatif yöntemler ile açıklanmıştır. Verilere ait tanımsal istatistik analizleri, korelasyon analizleri ve varyans analizleri SPSS 12 paket programı kullanılarak yapılmıştır. Uygun olan semivariyogram (izotropik ve anizotropik) modelleri kullanılarak krigleme haritaları oluşturulmuştur. Jeoistatistik değerlendirmelerde izotropik semivariogramlar GS+ 7 paket programı kullanılarak modellenmiştir. Krigleme haritaları ise ArcGIS 9.1 paket programı kullanılarak oluşturulmuştur.
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMALAR
Bu kısımda öncelikle çalışma alanı topraklarının genel özellikleri verilecek ve depo ve yarayışlı potasyum içeriği ile diğer toprak özellikleri arasındaki ilişkiler korelasyon analizi ile irdelenecektir. Hem tüm çalışma alanı için hem de farklı kullanımlar ve topografyalar için topraklar gruplandırılarak tüm veri bölünecek ve daha homojen gruplarda yapılan analizler verilerek tartışılacaktır. Araştırma bulguları ve tartışmanın ikinci kısmında ise bu özelliklerin mesafeye bağlı değişimleri incelenecek ve haritalar yardımı ile değişime etki eden faktörler tartışılacaktır.
4.1. Araştırma Alanı Topraklarının Genel Özellikleri
Kazova’da sulama kanalları arasında kalan yaklaşık 23 bin ha’lık alanda sulanan tarım arazisinden 400 noktadan alınan toprakların bazı özellikleri Tablo 7‘de verilmektedir. Değişebilir katyonlar içerisinde en baskın olan katyon kalsiyum olup ortalama Ca içeriği 37.33 me/100 g’dır. Çok değişken toprak tekstür sınıflarına ait topraklardan oluşmuş olan Kazova’da kil içeriği % 12.5 ile % 77.5 arasında ve kum içeriği ise %6.3 ile %65 arasında değişmektedir. Koluviyal ve aluviyal malzemeler üzerinde gelişmiş olan topraklar farklı ana materyaller ve fizyoğrafyalarda yer almaktadır. Tokat-Turhal arasında kalan sol sahildeki eğimli arazilerin hemen eteklerinde yer alan topraklar, Paleozoik kireç taşının ve bunların üzerinde gelişmiş toprakların eğimin ve suyun etkisi ile eğim boyunca taşınması sonucunda oluşmuşlardır. Kireçli ana materyalin etkisi altında gelişen bu topraklar Kazova’da bulunan ve diğer ana materyaller üzerinde gelişen topraklara göre daha kırmızı renktedirler ve kireç içerikleri daha yüksek olup tekstürleri çoğunlukla killidir. Çoğunlukla düz düze yakın topografyalarda yer alan ve Yeşilırmağın düz, düze yakın alanlarda zamanla getirdiği malzemeleri depolaması ile oluşmuş düzlüklerde yer alan topraklar ise depolanma rejiminin etkisi ile farklılaşmışlardır. Genel anlamda nehirlere hemen yakın yerlere daha kaba tekstürlü topraklar depolanır ve nehirden uzaklaştıkça bu depolanma rejiminde daha ince tekstürlü topraklar yer alır. Yeşilırmak geçen uzun zaman içerisinde birçok kez yatağını değiştirdiğinden dolayı ovanın bazı bölümlerinde bu belirgin desene rastlanamamıştır. Bazı durumlarda hemen nehir kıyısında çok killi toprakların varlığı veya nehrin uzağında rastlanılan kumlu materyaller nehrin yatak değiştirdiğinin açık kanıtıdırlar.
Bir yerde tuzluluk sorunu vardır diyebilmek için 4 dS/m-1’den daha büyük elektriksel iletkenlik değerlerinin olması gereklidir, çalışma alanı topraklarında (0-30 cm) tuzluluğun bu seviyede olmadığı görülmüştür. Bununla birlikte ovada lokal birkaç noktada yüksek sodyum içeriği ve pH ile birlikte alkalilik probleminin olduğu görülmüştür ve bu noktalarda pH değeri 9.47 gibi oldukça yüksek değerde çıkmıştır.
Toprakların organik madde içerikleri, toprağa ilave olunan miktar topraktaki ayrışmadan az olduğu vakit azalma eğiliminde olur. Bu anlamda Türkiye topraklarında organik madde içeriği genelde oldukça düşüktür ve bir çok araştırmacı tarafından %1-2 civarında olduğu rapor edilmiştir. Çalışma alanında örnekler rasgele ve ovayı temsil edecek şekilde alınmıştır. Ovada önemli oranda mera arazileri yer almaktadır. Bu arazilerimizde kontrollü otlatma yapılmamasına rağmen işlemeli tarım yapılmadığından dolayı organik madde içeriği işlemeli tarımın yapıldığı diğer arazilere göre yüksek denilebilecek düzeydedir. Toprak örneklerinin organik madde içeriği ortalama % 2 civarında olmasına rağmen organik madde % 0.59 ile % 6.78 arasında değişim göstermiştir. Bu nedenle de, tüm topraklardaki organik madde içeriğinin dağımı oldukça sağa yatıktır. Sağa yatık olması verilerin normal dağılım göstermediğini ve normalden sapan değerlerin sağ tarafta olduğunu göstermektedir.
Tablo 7. Araştırma alanından alınan toprak örneklerine (N=400) ait bazı toprak özellikleri ile ilgili tanımlayıcı istatistik verileri.
En küçük En büyük Aritmetik ortalama Standart Sapma VK* Yatıklık Basıklık Ca me/100 g 16,60 56,12 37,33 5,77 15,46 -0,70 1,51 Mg me/100 g 1,57 19,62 6,62 3,28 49,55 1,09 1,48 Na me/100 g 0,02 3,10 0,195 0,23 117,9 7,09 75,47 Kum % 6,3 65,0 26,6 11,8 44,36 0,51 -0,08 Kil % 12,5 77,5 40,9 12,5 30,56 0,49 -0,26 Silt % 12,5 51,3 32,5 7,7 23,77 -0,004 -0,44 Org. Mad % 0,59 6,78 2,01 0,89 44,33 2,06 5,92 EC mikromhos/cm 126,10 1720,00 333,32 193,12 579,6 3,84 19,99 pH 7,07 9,47 8,16 0,257 3,15 0,67 5,03 Azot % 0,04 0,46 0,12 0,05 41,67 2,71 10,41 Kirec % 1,79 28,05 8,43 4,13 48,99 1,56 3,87 KDK me/100 g 8,84 45,99 22,08 7,47 33,83 0,85 0,52 *VK: Varyasyon Katsayısı
Toprakların kireç içerikleri % 1.79 ile 28.05 arasında değişmektedir. Ortalama kireç içeriği ise % 8.43’dür. Özellikle sol sahilde %2–6 eğimli arazilerde yer alan toprakların kireç içerikleri diğer alanlardakilerden daha yüksektir. Katyon değişim kapasitesi (KDK) toprakların kil ve organik madde içerikleri ile direk ilişkili olan önemli bir toprak özelliğidir. Katyon değişim kapasitesinin yüksek olması toprakların verimliliklerinin de bir göstergesidir. Çalışma alanı topraklarının katyon değişim kapasitesi 8.84 me/100 g ile 45.99 me/100g arasında değişmektedir ve KDK ortalama 22.08 me/100 g’dır.
4.2. Toprakların Potasyum İçerikleri
Toprakların depo ve yarayışlı potasyum içerikleri belirlenmiş ve yarayışlı (değişebilir) potasyum içerikleri Cooke (1982), FAO (1990) ve Ülgen ve Yurtseven’e (Tablol 4,5 ve 6) göre sınıflandırılmıştır. Tüm alana ait toprakların depo ve yarayışlı potasyum içerikleri oldukça geniş bir aralıkta bulunmaktadır. Depo potasyum 44.26 kg/da ile 636.13 kg/da arasında değişirken ortalama 186.1 kg/da’dır. Yarayışlı potasyum olarak da adlandırılan değişebilir potasyum ise 3.03 kg/da ile 76.47 kg/da arasında değişmekte ve Kazova topraklarında ortalama olarak 17.13 kg/da yarayışlı potasyum bulunmaktadır. Ortalama yarayışlı potasyum içeriği FAO (1990) ve Ülgen ve Yurtseven (1988) sınıflamalarına göre az, Cooke (1982)’nin sınıflamasına göre ise gübreleme yapılmadığı takdirde verim düşüklüğüne neden olunabilecek 1. sınıfta yer almaktadır. Ova içerisinde yarayışlı potasyumun bitki gelişimi için gerekli olan sınırların üzerinde bulunduğu alanlar olmasına rağmen çoğunlukla Kazova’da bulunan arazilerde şu anda yetiştiriciliği yapılan tarım ürünleri için potasyumlu gübreleme yapılması gerekmektedir. Bununla birlikte, toprakların depo potasyum içeriği oldukça yüksek olup bu potasyum kil mineralojisine de bağlı olarak zamanla çözeltiye geçebilecek olan önemli bir potasyum kaynağıdır.
Tablo 8. Tüm alana ait toprak örneklerinin çeşitli potasyum formlarına ait tanımlayıcı İstatistik parametreleri En Küçük En Büyük Orta Standart Sapma CV* Yatıklık Basıklık Depo K me/100g 0,57 8,13 2,38 1,26 52,94 1,21 1,64 Depo kg K/da 44,26 636,13 186,1 98,4 52,94 1,21 1,65 Depo K2O kg/da 53,31 766,29 224,17 118,53 52,94 1,21 1,65 Değişebilir K me/100g 0,04 0,98 0,22 0,13 59,09 1,67 4,22 Değişebilir K kg/da 3,03 76,47 17,13 10,44 59,09 1,67 4,19 Değişebilir K2O kg/da 3,64 91,88 20,58 12,54 59,09 1,67 4,19 * VK: Varyasyon Katsayısı (%)
Şekil 6‘da, 0 ve 1 kodları ile belirtilen alanların çok büyük çoğunluğu Yeşilırmak nehrinin hemen yakınlarına denk gelen toprak örneklerine aittir. Daha önce yapılan birçok çalışmada da açık bir şekilde kumlu toprakların yarayışlı potasyum içeriklerinin düşük olduğu ifade edilmiştir. Yapılan bu detaylı çalışmada da, kum içeriği yüksek alanlarda yarayışlı potasyumun birçok kültür bitkisinin gelişimi için yetersiz olduğu görülmektedir. Bu alanlar Kazova’da sırık domates üretiminin yoğun olarak yapıldığı bölgelere karşılık geldiğine dikkat edilmesi gerekir. Domates bitkisi diğer sebzelere ve
Şekil 6. Kazova’dan alınan toprak örneklerinin (0–30 cm) (N=400) değişebilir
(yarayışlı) potasyum içeriklerine göre Cooke (1982) indeksi kullanılarak gruplandırılması. Az
Yetersiz Yetersiz Yetersiz
birçok kültür bitkisine göre dekardan daha yüksek miktarda potasyum kaldırmaktadır. Potasyumun eksik olduğu durumlarda ise verim ciddi olarak düşmektedir. Havlin ve ark. (1999), ürün artışı ile birlikte topraktan kaldırılan potasyum konsantrasyonunun da önemli miktarda arttığını belirtmektedirler. Bu nedenle potasyumlu gübreleme yapılırken alınması hedeflenen ürün miktarı dikkate alınarak gübre tavsiyesi yapılması gerektiğini belirtmişlerdir. Çiftçilerimiz, son yıllarda bunun bir nebze de olsa farkına varmış ve gübreleme programlarına potasyumlu gübreleri sokmuşlardır. Yaptığımız gözlemler bölgede yaygın olarak kullanılan potasyumlu gübrenin ise potasyum nitrat olduğunu göstermiştir.
Geleneksel istatistikte toprak özelliklerindeki değişkenliğin en iyi ifade şekli varyasyon katsayılarıdır. Farklı ana materyaller ve farklı kullanımlar altındaki 230 bin da alanda yapılan rasgele örnekleme sonunda depo potasyum içeriğinin varyasyon katsayısı (VK) % 52.94 ve değişebilir potasyum içeriğinin VK’si % 59.09 olarak bulunmuştur. Akbaş (2004) doktora tezinde daha önce yapılmış bir çok çalışmadaki çeşitli toprak özeliklerinin değişkenliklerinin ne olduğuna bakmış ve değişebilir potasyum için VK’leri Wilding ve ark (1994)’nın 7-160, Ameyan (1986)’nın 29-86, Brejda ve ark. (2000)’nın 38-80 ve Camberdella ve Karlen (1999)’nin 66-76 arasında rapor ettiklerini belirtmiştir. Akbaş (2004) Kazova’da yer alan kendi çalışma alanındaki toprakların değişebilir potasyum içeriğinin VK’sını ortalama % 31 olarak ifade etmiştir. Akbaş dahil çalışmaların çok büyük çoğunluğunda çalışılan alan bu çalışmada taranan alana göre oldukça küçük ölçeklidir. Bununla birlikte bu çalışma da değişebilir potasyum için elde edilen VK (%59.09) diğer bir çok çalışmada rapor edilen CV sınırları içerisinde yer almaktadır. Camberdella et al. (1994) değişkenliği % varyasyon katsayısına göre 3 sınıfa ayırmışlardır. Buna göre %15’den küçük olanlar az değişken, 16-35 arasında olanlar orta derecede değişken ve % 36’dan büyük olanlar ise yüksek derecede değişken olarak gruplandırılmıştır. Çalışma alanı toprakları da bu sınıflama baz alındığında yarayışlı potasyum açısından yüksek değişken grubuna dahil edilmektedir. Değişkenliğin bu kadar yüksek çıkmasının üç tane nedeni olabilir. Bunlardan birincisi çalışma alanının çok büyük olması (23 bin ha), bu alanda yer alan farklı ana materyallerin çeşitliliği ve bitkisel üretimdeki çeşitliliktir. Örneğin, aluviyal arazinin kum içeriğinin yüksek olduğu nehir banklarında bir ayrım yapılsa idi durum daha farklı
olabilirdi. Bu çalışma kapsamında veri sadece aluviyal ve koluviyal olmak üzere iki farklı fizyoğrafyaya ayrılmış ve koluviyal arazilerde sağ sahilde kireç taşı sol sahilde ise serpantinit şist olmak üzere ikiye ayrılmıştır. Aluviyal arazi içerisinde nehir bankı, nehir terası ve kil deposu şeklinde daha ileri bir ayrım yapılmamıştır.
Tablo 9. Araştırma alanından alınan toprak örneklerinin (N=400) bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri ile değişebilir (yarayışlı) potasyum ve depo potasyum arasındaki korelasyonlar
OrgMat EC pH Azot Kireç KDK Fosfor
Depo K me/100g 0,176** 0,093 -0,006 0,320** 0,032 0,049 -0,034 Değişebilir K me/100g 0,341** 0,322** 0,140** 0,395** 0,254** 0,401** -0,024 DepoK meq Ca meq Mg meq Na meq
Kum Kil Silt
Depo K me/100g 1 0,217** -0,137** -0,141** -0,178** 0,280** -0,181**
Değişebilir K me/100g 0,679** 0,429** 0,090 0,246** -0,351** 0,509** -0,287**
** Korelasyon 0.01 seviyesinde önemlidir. * Korelasyon 0.05 seviyesinde önemlidir.
Araştırma alanından alınan toprak örneklerinde yapılan çeşitli fiziksel ve kimyasal analiz sonuçlarının aynı toprakların değişebilir (yarayışlı) ve depo potasyum içerikleri ile olan ilişkilerinin seviyesini belirlemek amacı ile korelasyon analizi yapılmıştır (Tablo 9). Korelasyon analizine tabi tutulan toprak özelliklerinin büyük çoğunluğu daha önce yapılan çalışmalarda toprakların potasyum içerikleri ile ilişki görüldüğü rapor edilen özelliklerdir. Havlin ve ark. (1999), potasyumun yarayışlılığına etki eden faktörleri şu şekilde sıralamıştır: kil miktarı ve kil mineralinin çeşidi, katyon değişim kapasitesi, değişebilir potasyum miktarı, toprağın potasyum fiksasyon kapasitesi, köklenme derinliği, toprak nemi ve sıcaklığı, toprak havalanması, toprak pH’sı, Ca ve Mg içeriği, diğer besin elementlerinin nisbi değerleri ve potasyumun yıkanmasıdır. Çalışmamızda yukarda bahsedilen özelliklerden bir kısmı değerlendirmeye alınmış ve analiz edilmiştir. Belirtilen özellikler içerisinde belki de en önemlisi olan kil minerallerinin tipi ise daha önceden belirlenmediğinden dolayı bu çalışmada değerlendirilememiştir.
Korelasyon analizinde verilen korelasyon katsayıları, iki değişken arasındaki doğrusal ilişkinin bir ölçüsüdür. Korelasyon katsayıları -1 ile 1 arasında değişebilir ve katsayının işareti ilişkinin pozitif veya negatif olduğunun bir göstergesidir. Buradaki değerin mutlak değerinin büyüklüğü ilişkinin büyük olduğunun bir göstergesidir.
Ancak bir çok istatistiksel analizde olduğu gibi korelasyon analizi de verilerin normal dağılım gösterdiği varsayımı ile hareket etmektedir ve verilerin normal dağılım göstermesini istemektedir. Bugüne değin yapılmış bir çok çalışmada toprak verilerinin genellikle normal dağılım göstermediği rapor edilmiştir (Brejda ve ark., 2000; Akbaş, 2004). Normal dağılımın göstergesi tanımlayıcı istatistik verilerindeki yatıklık değeridir ve bu çalışmada yatıklık değeri > -/+ 1 olan veriler için log dönüşüm uygulanarak normalleşmeleri sağlanmıştır. Bu kapsamda Depo ve yarayışlı potasyum içerikleri, değişebilir Mg ve Na içerikleri, organik madde, azot, elektriksel iletkenlik ve kireç içeriklerine ait verilerde dönüşüm yapılmış ve normal dağılım elde edilmiştir. Tanımlayıcı istatistiğin verildiği tablolarda arazi koşullarının daha net anlaşılabilmesi amacı ile dönüşüm yapılmamış veriler kullanılmıştır. Ancak korelasyon analizlerinde, normal dağılım göstermeyen veriler için uygulanan log dönüşüm sonucu elde edilen veriler kullanılmış ve bu veriler rapor edilmiştir. Depo potasyum verileri de sola yatık bir dağılım göstermekte olduklarından logaritmik dönüşüme tabi tutulmuşlardır (Şekil 7 ve 8).
Şekil 7. Depo potasyum (kg/da) verilerinin dağılımını gösteren histogram.
Şekil 8. Depo potasyum (kg/da) verilerinin logaritmik dönüşümden sonraki dağılımını gösteren histogram.
Değişebilir potasyum verileri de depo potasyum gibi sola yatık dağılım gösterdiğinden dolayı önce logaritmik dönüşüm yapılıp sonra korelasyon analizine tabi tutulmuştur. Daha sonra değinilecek olan spatial analizlerde de bu logaritmik dönüşüm yapılmış değerler kullanılarak semivariogramlar oluşturulmuştur (Şekil 9 ve 10).
Değişebilir potasyum ve depo potasyum arasında %1 düzeyinde (r=0.679) önemli bir korelasyon olduğu gözlemlenmiştir. Yapılmış bir çok çalışmada da potasyum fraksiyonları arasında benzer şekilde istatistiksel olarak önemli bir ilişkinin olduğu rapor edilmiştir (Sharply, 1989; Güzel ve ark., 1993; Dal ve Ağca, 2001; Aydın, 2001). Sharpley (1989), çalışma alanı topraklarını kil mineralojileri (kaolinit, karışık tabakalı ve smektitik) ve taksonomik ünitelerine bakarak daha homojen gruplara ayırmış ve değişik potasyum fraksiyonları arasındaki ilişkiyi incelemiştir. Her bir toprak grubundaki değişebilir ve HNO3 ile ekstrakte edilebilir potasyum arasında önemli bir pozitif ilişkinin olduğunu belirlemiştir (r =0.90-0.91). Bu çalışmada elde edilen ilişkinin daha zayıf olmasının en temel nedeni ise, toprakların genetik özellikler açısından daha homojen gruplara ayrılmamış olmasından kaynaklanmaktadır.
Daha öncede değinildiği gibi toprak çözeltisi içerisindeki potasyumun miktarı, topraktaki potasyum formları ve toprak nem içeriği ve toprak çözeltisi ve değişim yüzeylerinde bulunan iki değerli katyonların konsantrasyonu arasındaki denge ve kinetik reaksiyonları tarafından etkilenmektedir. Toprak çözeltisi içerisindeki potasyum miktarı azaldıkça depo potasyum olarak tutunan potasyum uygun ortamda nispeten yavaşta olsa değişebilir potasyum formuna dönüşmektedir.
Toprakların fosfor içerikleri haricinde incelenen tüm toprak özellikleri ile değişebilir potasyum arasında önemli bir ilişkinin bulunduğu görülmüştür. Toprakta bulunan bitkiye yarayışlı besin elementlerinin miktarının topraktaki yarayışlı potasyum içeriğini etkilediği rapor edilmiştir. Çünkü bitki potasyum haricindeki besin elementleri toprağa yeterince uygulanmaz iseler, bitkilerin topraktan potasyum alımı da sınırlandırılır. Bunun tam tersi bir durumda ise, yani azot ve fosfor gibi besin elementlerinin fazlaca uygulandığı yerlerde bitki topraktan potasyumu da yüksek oranda kaldırabilir.
Şekil 9. Değişebilir potasyum (kg/da) verilerinin dağılımını gösteren histogram.
Şekil 10. Değişebilir potasyum (kg/da) verilerinin logaritmik dönüşümden sonraki dağılımını gösteren histogram.
Değişebilir potasyum ile en güçlü pozitif ilişki kil içeriği, değişebilir Ca ve katyon değişim kapasitesi (KDK) içeriği arasında (r=0.509, 0.429 ve 0.401) bulunmuştur (Tablo 9). KDK’sı yüksek olan topraklar daha fazla miktarda değişebilir potasyum tutma yeteneğine sahiptirler. Bu durum, çalışmamızda elde edilen KDK ve Değişebilir potasyum arasındaki pozitif korelasyonu açıklamaktadır. Bununla birlikte, depo potasyum ile KDK arasında herhangi bir ilişki gözükmemektedir.
Toprak çözeltisi içerisinde bulunan diğer katyonlarda toprak çözeltisinde bulunan potasyumun fiksasyonunu önemli derecede etkilemektedirler. Bu katyonlar potasyum ile fiksasyon yerleri için rekabet ettiklerinden dolayı fiksasyonu azaltıcı bir etkiye sahiptirler. Bu kapsamda tutunma gücü daha yüksek olan katyonların miktarı arttıkça potasyumun fiksasyonu da o denli azalmaktadır denilebilir (Sağlam, 1997). Toprakta bulunan bazı katyonları bağlanma yerlerine olan etkileri açısından sıralanışları
Na < Mg < Ca < Ba < La < H şeklindedir.
Çalışma alanı topraklarının en baskın değişebilir katyonu Ca olup, bunu sırası ile Mg, K ve Na takip etmektedir. Kalsiyum ve sodyum ile değişebilir potasyum içeriği arasındaki pozitif korelasyonda yukarda bahsedilen nedenlere dayandırılabilir. Magnezyum ile değişebilir potasyum arasında tüm çalışma alanı toprakları için önemli bir korelasyon görülmese de veriler ana materyallere göre bölündüğünde % 2-6 eğimli arazilerde yer alan serpantinit ve kalsitik koluviyal malzemeler üzerinde gelişmiş toprakların değişebilir potasyumları ile magnezyum içerikleri arasında önemli pozitif bir korelasyon olduğu saptanmıştır (Tablo 15 ve 17).
Kum ve silt içerikleri ile değişebilir potasyum içeriği arasında ise %1 düzeyinde negatif bir ilişki olduğu görülmüştür. Kum ve silt içeriği artarken değişebilir potasyum içeriğinde bir azalmanın olduğu anlaşılmaktadır. Bunun tam aksine kil içeriğindeki artışla beraber değişebilir potasyum içeriğinde de bir artış gözlemlenmektedir(Tablo 9).
Depo potasyum ile bazı toprak özellikleri (organik madde, azot, değişebilir Ca, Mg, kum, kil ve silt içerikleri) arasında ilişki bulunmakla birlikte bu ilişkiler değişebilir potasyumda olduğu kadar güçlü değildir. Toprakların kum ve silt içerikleri ile depo
